芯耀
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“當(dāng)iPhone用戶還在爭(zhēng)論到底是14強(qiáng)還是13香的時(shí)候，安卓陣營(yíng)的“先鋒選手”小米也拿出了自己的13代產(chǎn)品，其中那塊來(lái)自三星的定制屏幕，憑借多個(gè)“爆炸級(jí)”的參數(shù)提升，成為消費(fèi)者關(guān)注的焦點(diǎn)。”
近日，小米新品發(fā)布會(huì)上公布了小米13系列手機(jī)，共包括13與13Pro兩種機(jī)型。目前已經(jīng)有相當(dāng)多媒體詳細(xì)介紹了這代手機(jī)的各類(lèi)參數(shù)。記者這次對(duì)小米著力宣發(fā)的屏幕非常感興趣。據(jù)發(fā)布會(huì)介紹，小米13系列手機(jī)搭載了一塊來(lái)自三星的6.63英寸E6材質(zhì)的OLED屏幕，其峰值亮度可達(dá)1900nit。
小米給出的屏幕參數(shù) ?圖源：小米官網(wǎng)
很多讀者都了解nit（尼特）屬于亮度單位，但究竟是什么影響了我們手中的手機(jī)屏幕的最大亮度？E6材質(zhì)究竟能帶來(lái)怎樣的提升？本文將帶你了解手機(jī)屏幕的顯示原理以及解讀小米這塊屏幕的各項(xiàng)參數(shù)。
手機(jī)屏幕顯示畫(huà)面的原理
在解讀手機(jī)屏幕的各項(xiàng)參數(shù)之前，需要先了解一下各類(lèi)手機(jī)屏幕的發(fā)光原理。
屏幕之所以可以顯示圖像，是因?yàn)槠聊簧嫌袛?shù)量龐大的像素點(diǎn)，每個(gè)像素點(diǎn)都能獨(dú)立的顯示成千上萬(wàn)的顏色。像素點(diǎn)可以顯示各種顏色的基礎(chǔ)則是光的三原色，即可以同時(shí)發(fā)出不同亮度的紅、藍(lán)、綠三種顏色的光。目前市面上的智能手機(jī)屏幕有LCD屏幕與OLED屏幕兩種。它們之間的最大區(qū)別就是發(fā)光方式的不同。
LCD屏幕（Liquid-Crystal Display）就是我們熟知的液晶顯示器。它的工作原理是在電場(chǎng)的作用下，利用液晶分子的排列方向發(fā)生變化，使外光源透光率改變，完成電與光變換，再利用R、G、B三基色信號(hào)的不同激勵(lì)，通過(guò)紅、綠、藍(lán)三基色濾光膜，完成時(shí)域和空間域的彩色重顯。官方解釋太復(fù)雜，我們簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：LCD有一塊常亮的背光屏幕，它只有顯示白光一個(gè)功能，我們?cè)诎坠庵腺N一層可以控制三種顏色透光量的薄膜就可以精確的控制顏色了。而液晶這個(gè)概念就來(lái)源于那層控制薄膜。我們可以把液晶想象成單色百葉窗，對(duì)其施加的電壓越大，百葉窗關(guān)閉的越緊，那么這種顏色的透光量也相對(duì)較少。
LCD屏幕結(jié)構(gòu) ?圖源：維基百科
LCD屏幕的常亮背光板結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，價(jià)格也比較低廉。但這也帶來(lái)了一個(gè)致命缺點(diǎn)，那就是液晶不能完全閉合，總有部分光線會(huì)穿過(guò)液晶顯色層。也就是說(shuō)，LCD屏幕顯示不了完全的黑色。此外，受限于屏幕的組裝制造水平，LCD屏幕各層之間往往不能有很好的貼合，我們也經(jīng)常能從屏幕外緣縫隙出看到些許漏光現(xiàn)象。
與LCD屏幕相比，OLED屏幕結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，但顯示效果卻細(xì)膩，使用更省電。OLED全名有機(jī)發(fā)光二極管（Organic Light-Emitting Diode），又稱有機(jī)電激發(fā)光顯示。它的每一個(gè)像素點(diǎn)上的每種顏色都可以單獨(dú)控制發(fā)光。其原理是在兩電極之間夾上有機(jī)發(fā)光層，當(dāng)正負(fù)極電子在此有機(jī)材料中相遇時(shí)就會(huì)發(fā)光。因?yàn)镺LED的自發(fā)光原理，不再需要背光層，因此可以做的更薄，也更省電。
我們這里詳細(xì)聊一下OLED屏幕的結(jié)構(gòu)，方便我們后續(xù)理解它的各項(xiàng)參數(shù)。OLED屏幕由基板、陽(yáng)極、陰極、電子和空穴傳輸層（導(dǎo)電層）與發(fā)光層構(gòu)成。在外界電壓的驅(qū)動(dòng)下，電流從陰極流向陽(yáng)極，電子和空穴分別從導(dǎo)電層向發(fā)光層遷移，當(dāng)電子與空穴結(jié)合時(shí)便會(huì)出現(xiàn)激子輻射，激子再將能量傳遞給發(fā)光有機(jī)材料，材料內(nèi)部發(fā)生電子躍遷進(jìn)而發(fā)射光子。OLED發(fā)光顏色取決于發(fā)光層內(nèi)的有機(jī)分子類(lèi)型，流過(guò)它的電流越大，發(fā)光強(qiáng)度也就越高。
OLED基本結(jié)構(gòu) ?圖源：維基百科
但是OLED屏幕也不是沒(méi)有缺點(diǎn)。相比于LCD屏幕，OLED使用的是有機(jī)材料，而有機(jī)材料的壽命是無(wú)法和無(wú)機(jī)材料抗衡的。由于每個(gè)像素都單獨(dú)發(fā)光，不同顏色有機(jī)物的壽命也各不相同，因此，某些像素點(diǎn)在顯示某個(gè)顏色時(shí)間較長(zhǎng)后，它再次顯示這個(gè)顏色的亮度就會(huì)衰減。例如屏幕某個(gè)區(qū)域顯示藍(lán)色的時(shí)間較長(zhǎng)，后續(xù)那塊區(qū)域在顯示白色時(shí)，藍(lán)光會(huì)減弱，而藍(lán)色的相反色是洋紅，那塊屏幕相對(duì)周?chē)蜁?huì)偏紅。這就是OLED屏幕的“燒屏”現(xiàn)象。
另外，相信也有很多讀者聽(tīng)說(shuō)過(guò)OLED比LCD屏幕更傷眼的消息。調(diào)節(jié)LCD屏幕的發(fā)光亮度，我們可以直接調(diào)節(jié)它的背光層亮度，而OLED屏幕亮度調(diào)節(jié)實(shí)際上是通過(guò)快速開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的（PWM調(diào)光），只不過(guò)開(kāi)關(guān)速度過(guò)快，通過(guò)肉眼就很難分辨。如果讓亮度維持在80%，那么就可以讓屏幕在一個(gè)頻閃周期里亮80%的時(shí)間，熄滅20%的時(shí)間。不過(guò)在超低亮度的時(shí)候，由于屏幕熄滅時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，人眼就可能會(huì)發(fā)現(xiàn)屏幕在不停閃爍，部分用戶因此會(huì)產(chǎn)生不適感。
以上就是對(duì)LCD屏幕與OLED屏幕的簡(jiǎn)單介紹，我們回過(guò)頭來(lái)看看小米13搭載這這塊屏幕。
各個(gè)參數(shù)解析：
（一）亮度與基材息息相關(guān)
官方宣傳顯示，小米13與小米13Pro兩款機(jī)型搭載的三星屏幕都采用了E6材料。E6材料，其實(shí)是三星對(duì)外出售的第六代屏幕基材。對(duì)于OLED屏幕來(lái)說(shuō)，發(fā)光基材是非常重要的關(guān)鍵性的技術(shù)，因?yàn)樗苯記Q定了屏幕的顯示素質(zhì)。在E6之前，還有E4、E5等材料，數(shù)字越大代表材質(zhì)越新。除了E系列基材外，三星還生產(chǎn)M系列，僅用于自己的S系列與Note系列手機(jī)上。
前文說(shuō)到，OLED屏幕本質(zhì)上是電流流過(guò)屏幕中的有機(jī)材料發(fā)光，而發(fā)出什么顏色的光、發(fā)出多亮的光就取決于有機(jī)物中的摻雜物質(zhì)了。目前三星并沒(méi)有對(duì)外公布它的有機(jī)材料機(jī)構(gòu)式，不過(guò)記者找到了三星屏幕基材的供應(yīng)商，包括韓國(guó)陶氏化學(xué)、三星化學(xué)、LG等公司，足以見(jiàn)得其技術(shù)能力深厚。有專家稱：“不同的廠商，不同的材料，不同的配比所生產(chǎn)出的發(fā)光基材在壽命、最高亮度、色坐標(biāo)、功耗等等方面具有很明顯的差距。我國(guó)屏幕與三星等廠商的差距主要在于屏幕基材。”所以，就目前來(lái)說(shuō)，三星的屏幕優(yōu)勢(shì)和ASML在高端芯片的統(tǒng)治力十分類(lèi)似，都是通過(guò)整合多個(gè)公司的先進(jìn)技術(shù)來(lái)達(dá)到行業(yè)壟斷。
三星屏幕基材供應(yīng)商 ?圖源：互聯(lián)網(wǎng)與產(chǎn)品經(jīng)理
據(jù)了解，小米搭載的三星E6基材屏幕對(duì)比E5，峰值亮度提高了900nit，與E4相比亮度更是高了1100+nit。不過(guò)這也可能與小米對(duì)屏幕采用的激進(jìn)策略有關(guān)，畢竟廠商可以通過(guò)給屏幕施加更大的功率來(lái)進(jìn)一步提升亮度，不過(guò)這樣做也可能帶來(lái)屏幕壽命降低的問(wèn)題，也就是更容易燒屏。當(dāng)然這還要等手機(jī)發(fā)售后的各路媒體的測(cè)試才能知曉。
（二）高刷新率與高耗能的平衡
隨著手機(jī)處理器性能的節(jié)節(jié)攀升，高刷新率屏幕逐漸普及開(kāi)來(lái)。屏幕的刷新率，指的是每秒可以顯示多少幀畫(huà)面，高刷新率屏幕往往意味著更流暢的畫(huà)面和強(qiáng)的代入感。
在LCD屏幕上，屏幕每刷新一幀，就意味著液晶需要在電場(chǎng)的作用下調(diào)整一次，而液晶轉(zhuǎn)動(dòng)是需要時(shí)間的，如果液晶的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，反映在屏幕上就是“拖影”現(xiàn)象。而OLED則不受液晶偏轉(zhuǎn)的物理限制，像素響應(yīng)更快，因此拖影更少。數(shù)據(jù)顯示，在90、120Hz的高刷新率下，OLED屏幕的平均拖影長(zhǎng)度要比LCD少十倍以上。
不過(guò)高刷新率也會(huì)帶來(lái)更多的功耗問(wèn)題。目前大部分手機(jī)廠商都會(huì)采用LTPO自適應(yīng)刷新率技術(shù)來(lái)緩解用電危機(jī)。LTPO 英文全稱為 Low Temperature Polycrystalline Oxide，中文名字叫低溫多晶氧化物。我們知道，OLED屏幕通過(guò)快速開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)亮度，其原理則是當(dāng)屏幕兩端電壓大于驅(qū)動(dòng)TFT的閾值電壓后，驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通OLED發(fā)光。而LTPO材料擁有更高的電子遷移率與開(kāi)口率，能實(shí)現(xiàn)更小的驅(qū)動(dòng)電流和更低的驅(qū)動(dòng)電壓，也就可以以較小的電流實(shí)現(xiàn)TFT的長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟，因此在屏幕不需要高刷的時(shí)候就可以自動(dòng)降低刷新率來(lái)省電。
（三）大屏沒(méi)那么容易
做更大的OLED屏幕其實(shí)和做更大的晶圓有著類(lèi)似的難題——良率。目前面板、有機(jī)材料鍍膜及封裝為OLED大屏幕產(chǎn)品量產(chǎn)化的三大指標(biāo)。
常見(jiàn)的OLED面板晶體管元件結(jié)構(gòu)主要有共平面（Coplanar）、蝕刻阻障層（Island Stop/Etch Stop Layer，IS/ESL）和背通道蝕刻（Back Channel Etch，BCE）三種。共平面結(jié)構(gòu)制程較簡(jiǎn)單，但容易出現(xiàn)電路接觸問(wèn)題，因此可靠性較低。蝕刻阻障層與背通道蝕刻結(jié)構(gòu)較相似，但缺點(diǎn)是制程技術(shù)復(fù)雜導(dǎo)致成品率較低。此外，更大的屏幕也會(huì)出現(xiàn)散熱與均勻度問(wèn)題，高溫會(huì)導(dǎo)致晶體管臨界電壓偏移現(xiàn)象，均勻度低可能會(huì)導(dǎo)致熱量的不均勻堆積。因此，在面板技術(shù)上，更大的面積對(duì)技術(shù)要求也就越高。
常見(jiàn)的氧化物薄膜晶體管元件結(jié)構(gòu)比較表 ?圖源：材料科學(xué)與工程
第二個(gè)難點(diǎn)則是有機(jī)材料鍍膜，目前主流的有機(jī)材料鍍膜采用蒸鍍技術(shù)。這種制作方式要平衡每個(gè)像素內(nèi)紅、綠、藍(lán)有機(jī)材料的放置量，維持亮度的均勻性，隨著OLED屏幕尺寸加大，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)良品率下降，由于藍(lán)色有機(jī)發(fā)光體的壽命短，為了修復(fù)其缺陷，會(huì)稍微多蒸鍍一點(diǎn)藍(lán)色OLED有機(jī)發(fā)光體，但導(dǎo)致的結(jié)果是紅、綠、藍(lán)像素構(gòu)造中的色彩歪曲現(xiàn)象。如今新OLED屏幕可以較好的解決藍(lán)色發(fā)光體壽命低的缺點(diǎn)，但良率依舊需要提高。
總的來(lái)說(shuō)，目前屏幕良率制約著OLED屏幕的尺寸。換言之，采用更大面積的屏幕將帶來(lái)更高的成本增長(zhǎng)。
總結(jié)：
官方信息顯示，小米13系列搭載的這塊三星定制屏幕，在參數(shù)上可圈可點(diǎn)。新基材的應(yīng)用讓這塊平面屏在各維度能力都有所提升；新技術(shù)讓OLED屏幕在刷新率、能耗方面更進(jìn)一步；良率與價(jià)格制約了屏幕的尺寸。當(dāng)然，這些提升是否真能幫助小米進(jìn)一步提升銷(xiāo)量，還是交由市場(chǎng)評(píng)判，其真實(shí)表現(xiàn)相信很快會(huì)有用戶的上手實(shí)測(cè)。
